Suche nach erdähnlichen Planeten im System Alpha Centauri beginnt

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Künstlerische Darstellung des um Proxima Centauri kreisenden Planeten. Copyright: ESO/M. Kornmesser

Künstlerische Darstellung des um Proxima Centauri kreisenden Planeten.
Copyright: ESO/M. Kornmesser

Paranal (Chile) – Am “Very Large Telescope” (VLT) in der chilenischen Atacama-Wüste hat das hier neu installierte Planetenentdeckungs-Instrument seine erste 100-stündige Beobachtung der nahegelegenen Sterne Alpha Centauri A und B aufgenommen, um hier – so das hoch gesteckte Ziel – erstmals einen lebensfreundlichen Exoplaneten direkt abzubilden.

Gemeinsam mit „Breakthrough Watch“, dem global astronomischen Programm zur Suche nach erdähnlichen Planeten um sonnennahe Sterne, hat die Europäische Südsternwarte (ESO) das Instrument mit dem Namen „NEAR“ (Near Earths in the AlphaCen Region) entwickelt, um im benachbarten Sternsystem Alpha Centauri nach Exoplaneten innerhalb der “habitablen Zonen” seiner beiden sonnenähnlichen Sterne zu suchen, auf denen Wasser möglicherweise in flüssiger Form vorhanden sein könnte. NEAR wurde in den letzten drei Jahren entwickelt und in Zusammenarbeit mit der University of Uppsala in Schweden, der University of Liège in Belgien, dem California Institute of Technology in den USA und Kampf Telescope Optics in München gebaut.

Seit dem 23. Mai führen ESO-Astronomen am VLT zehntägigen Beobachtungslauf durch, um die An- oder Abwesenheit eines oder mehrerer Planeten in dem Sternsystem festzustellen. Die Beobachtungen wurden am gestrigen 11. Juni abgeschlossen.

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„Planeten in dem System, die doppelt so groß wie die Erde oder größer sind, wären mit der verbesserten Instrumentierung erkennbar. Der Nah- bis Thermalinfrarotbereich ist hierbei von besonderer Bedeutung, da er der von einem Kandidatenplaneten abgestrahlten Wärme entspricht, so dass Astronomen bestimmen können, ob die Temperatur des Planeten flüssiges Wasser zulässt“, erläutert die ESO-Pressemitteilung.

Hintergrund
Alpha Centauri ist das nächstgelegene Sternsystem zu unserem Sonnensystem und 4,37 Lichtjahre (etwa 41 Billionen Kilometer) entfernt ist. Es besteht aus zwei sonnenähnlichen Sternen, Alpha Centauri A und B, sowie dem roten Zwergstern Proxima Centauri. Unser aktuelles Wissen über die Planetensysteme von Alpha Centauri ist gering: Im Jahr 2016 entdeckte ein Team mit ESO-Instrumenten einen erdähnlichen Planeten in einer Umlaufbahn um Proxima Centauri. Aber Alpha Centauri A und B bleiben unbekannte Größen; es ist nicht klar, wie stabil solche Doppelsternsysteme für erdähnliche Planeten sind, und der vielversprechendste Weg, um festzustellen, ob sie um diese nahen Sterne herum existieren, ist der Versuch, sie zu beobachten.

(Quelle: ESO).

Da das Licht ihrer Heimatsterne jedoch oft Milliarden Mal heller ist als das von dortigen Planeten reflektierte Licht, ist die Abbildung solcher Planeten eine große technische Herausforderung: „Die Auflösung eines kleinen Planeten in unmittelbarer Umgebung seines Sterns in einer Entfernung von mehreren Lichtjahren lässt sich mit der Beobachtung einer Motte vergleichen, die eine Straßenlaterne in Dutzenden von Kilometern Entfernung umkreist“, so die ESO.

Um dieses Problem zu lösen, starteten „Breakthrough Watch“ und ESO bereits 2016 eine Zusammenarbeit zum Bau eines speziellen Instruments, eines sogenannten thermischen Infrarot-Koronografen, der den größten Teil des vom Stern kommenden Lichts blockiert und der optimiert wurde, um das von der warmen Oberfläche eines umlaufenden Planeten emittierte Infrarotlicht einzufangen und nicht die geringe Menge an Sternlicht, die er reflektiert.

So wie Objekte in der Nähe der Sonne (die sonst von ihr vollkommen überstrahlt sind) während einer totalen Sonnenfinsternis sichtbar werden, erzeugt der Koronograf eine Art künstliche Finsternis des anvisierten Zielsterns, blockiert dessen Licht und ermöglicht es dadurch nun, deutlich schwächere Objekte in seiner Umgebung zu erkennen. Dies stellt einen bedeutenden Fortschritt in den Möglichkeiten zur Beobachtung dar.

Dieser Koronograf wurde an einem der vier 8-Meter-Teleskope des VLT installiert, wobei das vorhandene VISIR-Instrument modifiziert und erweitert wurde, um seine Empfindlichkeit für infrarotes Licht zu optimieren, das im Zusammenhang mit potenziell lebensfreundlichen Exoplaneten steht.

Blick auf das jetzt mit dem NEAR-Instrument ausgerüsteten Very Large Telescope (VLT) der ESO. Copyright: A. Ghizzi Panizza/ESO

Blick auf das jetzt mit dem NEAR-Instrument ausgerüsteten Very Large Telescope (VLT) der ESO.
Copyright: A. Ghizzi Panizza/ESO

Somit wird der Koronograf in der Lage sein, nach Wärmesignaturen ähnlich denen der Erde zu suchen, die Energie von der Sonne absorbiert und im thermischen Infrarot abgibt: „NEAR modifiziert das bestehende VISIR-Instrument in dreifacher Hinsicht und kombiniert mehrere hochmoderne astronomische Ingenieurleistungen: Erstens passt es das Instrument für die Koronografie an, so dass es das Licht des Zielsterns drastisch reduzieren und damit die Signaturen potenziell erdähnlicher Planeten aufdecken kann.“

Zudem verwendet es eine Technik, die als „adaptive Optik“ bezeichnet wird, um den Sekundärspiegel des Teleskops strategisch zu verformen und durch die Erdatmosphäre bewirkte Unschärfe zu kompensieren, sowie neuartige Strategien, die auch das Rauschen reduzieren und es dem Instrument ermöglichen, alle 100 Millisekunden zwischen den Zielsternen zu wechseln, wodurch die verfügbare Teleskopzeit maximiert wird.

„Wenn es erdähnliche Planeten um Alpha Centauri A und B herum gibt, ist das eine bedeutende Neuigkeit für alle auf unserem Planeten“, sagt Pete Worden, Geschäftsführer von Breakthrough Initiatives, voraus. “Das ist eine wertvolle Gelegenheit, denn das NEAR-Experiment ist – neben seinen eigenen wissenschaftlichen Zielen – auch ein Wegbereiter für zukünftige Instrumente zur Planetensuche für das kommende Extremly Large Telescope”, erläutert Markus Kasper, leitender ESO-Wissenschaftler für NEAR. “NEAR ist das erste und (derzeit) einzige Projekt, das einen bewohnbaren Exoplaneten direkt abbilden könnte. Es ist ein wichtiger Meilenstein. Wir hoffen, dass ein großer bewohnbarer Planet Alpha Cen A oder B umkreist”, kommentiert Olivier Guyon, leitender Wissenschaftler bei Breakthrough Watch.

“Menschen sind von Natur aus Entdecker”, sagt Yuri Milner, Gründer von Breakthrough Initiatives. “Es wird Zeit, dass wir herausfinden, was hinter dem nächsten Tal liegt. Dieses Teleskop wird uns einen Blick darauf werfen lassen.”

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